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Zündeinrichtung
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exponentiell abnimmt, worin E die zur Zeit t noch im Kondensator verbliebene Energie, Eo die Anfangsenergie, C die Kapazität der Zündeinrichtung und R der Widerstand des Zündstromkreises ist.
Zur Abgabe einer gegebenen Energie E müssen die Anfangsspannung im Stromkreis und die Stromstärke im Zündstromkreis anfänglich grösser sein als die mittleren Spannungs- und Stromwerte. Die Gefahr ist während des ersten Teiles der Speisungsperiode grösser als für den Fall, dass die Stärke und Spannung des Zündstromes auf ihren Mittelwerten gehalten werden, weil die an einer Fehlerstelle, z. B.
Unterbrechungs- oder Kurzschlussstelle, zur Wirkung kommende Energie bei Zunahme der zur Zeit des Auftretens des Fehlers herrschenden Stromstärke und Spannung ebenfalls steigt. Wenn aber die Energie-
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abgabe während der ganzen Abgabedauer auf dem mittleren Wert aufrechterhalten werden könnte, bliebe für eine vorbestimmte Energieabgabe die insgesamt abgegebene Energie gleich, die Gefahr wäre jedoch herabgesetzt. Dies kann durch Verwendung einer Einrichtung erzielt werden, bei der die Energieabgabe mit Rechtecksverlauf erfolgt, d. h. bei der die Spannung und Stromstärke sprunghaft auf eine konstante
Höhe steigen und nach Ablauf einer bestimmten Zeit wieder sprunghaft fallen.
Zur Gewährleistung maxi- maler Sicherheit sollen die Werte der Spannung und Stromstärke bei der Energieabgabe auf jene klein- sten Werte herabgesetzt werden, bei denen zuverlässig die geforderte Energie innerhalb jener Zeit abge- geben werden kann, die erforderlich ist, um nach dem Abfeuern des Detonationszilnders einer Sprengla- dung das Gestein in merkliche Bewegung zu setzen.
Andere Typen von Zündeinrichtungen, bei denen die elektrische Energie direkt in den äusseren Stromkreis abgegeben wird, weisen, obgleich sie keine ausser- gewöhnlich hohen Spannungen und Stromstärken zum Abfeuern elektrischer Detonationszünder erfordern, den gleichen Nachteil auf, dass sie sehr starke Ströme abgeben, wenn der Zandstromkreis zufällig kurz- geschlossen wird ; es ist daher auch bei diesen Zündeinrichtungen die Verwendung irgendeiner Art von
Stromregelung wünschenswert.
Eine Zündeinrichtung, die eine Leistungsabgabe mit Rechtecksverlauf vorsieht und zum gleichzeiti- gen Abfeuern vonzwp1fSchUssen bestimmt ist, ist im "Research Report Nr. 160, März [1959]" des "Safety in Mines Research Establishment" beschrieben. Bei dieser Zündeinrichtung wird eine massereiche Über- tragungsleitung für die Bestimmungsgrössen als Speicher für die Energie verwendet, wobei diese Leitung dauernd aufgeladen wird, bis sie an den Zündstromkreis angeschaltet wird. Diese Zündeinrichtung zeigt bei Gasentflammungsversuchen eine erhöhte Sicherheit gegenüber den üblicherweise verwendeten Zünd- einrichtungen.
Es wäre aber erwünscht, eine Zündeinrichtung zu schaffen, die unter geringem Kostenauf- wand hergestellt werden kann und den zusätzlichen Vorteil aufweist, dass bei zufälligem Auftreten eines
Kurzschlusses kein starker Strom fliessen kann und dass bei offenem Stromkreis keine hohe Spannung auf- treten kann.
Die vorliegende Erfindung bezweckt nun die Schaffung einer Zündeinrichtung, die bei Verwendung zum Abfeuern von elektrischen Detonationszündern in Kohlengruben eine grössere Sicherheit bietet als die bisher verwendeten Zündeinrichtungen und die gleichzeitig unter angemessenem Kostenaufwand herge- stellt werden kann.
Die erfindungsgemässe Zündeinrichtung zum Abfeuern elektrischer Detonationszünder u. dgl. ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Gehäuses der Zündeinrichtung zwischen einer darin angeordneten elektrischen Energiequelle und den Ausgangsklemmen ein Regelstromkreis zur Kom- pensation von Stromstärkenänderungen in Reihe geschaltet ist, der einen oder mehrere feste Halbleiter enthält und die Ausgangsstromstärke im wesentlichen konstant auf einem vorbestimmten Wert hält.
Als Quelle für die elektrische Energie wird gewöhnlich eine Trockenbatterie verwendet. Diese Batte- rie könnte zwar die Ausgangsleistung direkt abgeben, doch soll vorzugsweise die Energieabgabe an die
Ausgangsklemmen durch Entladung eines Kondensators erfolgen, der vorher aus der Trockenbatterie oder einer andern geeigneten Elektrizitätsquelle aufgeladen wurde.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Dauer der Abgabe von Ausgangsleistung geregelt, so dass die erforderliche Leistung dem Detonationszünderstromkreis zugeführt wird, ehe eine merkbare Bewegung des Gesteins stattfinden kann, wodurch infolge von Gesteinsbewegungen verursachte Stromunterbrechungen während der Zufuhr der Ausgangsleistung über den Zündstromkreis vermieden werden. Bei Verwendung normaler unverzögerter Detonationszünder wird vorzugsweise die Dauer der Abgabe der Ausgangsleistung mittels eines in der Zündeinrichtung eingebauten mechanischen oder elektrischen Zeitschalters auf weniger als 4 Millisekunden eingestellt.
Auf diese Weise kann die Dauer der Leistungsabgabe bequem geregelt werden, indem ein Nebenschluss vorgesehen wird, über den nach Ablauf der gewünschen Zeit die Ausgangsleistung durch einen an einen Kondensator angeschlossenen Transistor abgeführt wird, der so ausgebildet ist, dass er leitend wird, wenn der Kondensator über einen Widerstand auf eine bestimmte Spannung aufgeladen worden ist. Der Zeitschaltstromkreis ist so bemessen, dass das Laden des Kondensators gleichzeitig mit dem Einsetzen der Abgabe der Ausgangsleistung beginnt, wobei durch Einstellen des mit dem Kondensator in Reihe geschalteten Widerstandes die Zeitdauer vorbestimmt werden kann, während der der Kondensator bis zu der der Einstellung der Leitfähigkeit des Transistors erforderlichen Spannung aufgeladen wird.
Bei der erfindungsgemässen Zündeinrichtung wird die Ausgangsstromstärke auf einen im wesentlichen konstanten Wert geregelt, mit Ausnahme der kurzen Anfangszeitdauer, während die Stromstärke von Null ansteigt. Wenn der Widerstand des Zündstromkreises konstant bleibt, dann ist die Spannung proportional der Stromstärke, so dass die Regelung der Stromstärke eine Regelung der Spannung bewirkt.
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Ignition device
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decreases exponentially, where E is the energy remaining in the capacitor at time t, Eo is the initial energy, C is the capacitance of the ignition device and R is the resistance of the ignition circuit.
To deliver a given energy E, the initial voltage in the circuit and the current intensity in the ignition circuit must initially be greater than the mean voltage and current values. The risk is greater during the first part of the supply period than in the event that the strength and voltage of the ignition current are kept at their mean values, because at a fault location, e.g. B.
Interruption or short-circuit point, the energy coming into effect when the current strength and voltage rises at the time the fault occurs. But if the energy
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delivery could be maintained at the mean value during the entire delivery period, the total energy delivered would remain the same for a predetermined energy delivery, but the risk would be reduced. This can be achieved by using a device in which the energy output is in a rectangular shape, i.e. H. at which the voltage and current jump to a constant
Height rise and after a certain period of time fall sharply again.
To ensure maximum safety, the values of the voltage and current intensity for the energy output should be reduced to the lowest values at which the required energy can be reliably delivered within the time required to after the detonation cilander has been fired to set the rock noticeably in motion with an explosive charge.
Other types of ignition devices in which the electrical energy is emitted directly into the external circuit, although they do not require exceptionally high voltages and currents for firing electric detonation fuses, have the same disadvantage that they emit very strong currents when the Zand circuit is accidentally short-circuited; it is therefore also with these ignition devices the use of some kind of
Current control desirable.
An ignition device which provides a power output with a rectangular course and is intended for the simultaneous firing of twin shots is described in "Research Report No. 160, March [1959]" of the "Safety in Mines Research Establishment". In this ignition device, a massive transmission line for the determinants is used as a store for the energy, this line being continuously charged until it is connected to the ignition circuit. In gas ignition tests, this ignition device shows increased safety compared to the ignition devices that are usually used.
However, it would be desirable to create an ignition device which can be manufactured at low cost and which has the additional advantage that if a
Short circuit, no strong current can flow and that no high voltage can occur when the circuit is open.
The present invention now aims to create an ignition device which, when used to fire electric detonation fuses in coal mines, offers greater safety than the ignition devices previously used and which at the same time can be produced at reasonable cost.
The ignition device according to the invention for firing electric detonation fuses u. The like. Is essentially characterized in that a control circuit for compensating changes in current intensity is connected in series within the housing of the ignition device between an electrical energy source arranged therein and the output terminals, which control circuit contains one or more solid semiconductors and the output current intensity is essentially constant holds a predetermined value.
A dry cell battery is commonly used as the source of electrical energy. Although this battery could deliver the output power directly, it should preferably deliver the energy to the
Output terminals are done by discharging a capacitor that has been previously charged from the dry battery or another suitable source of electricity.
In a preferred embodiment of the invention, the duration of the delivery of output power is regulated so that the required power is supplied to the detonation fuse circuit before a noticeable movement of the rock can take place, whereby current interruptions caused by rock movements are avoided during the supply of the output power via the ignition circuit . When using normal, instantaneous detonation fuses, the duration of the delivery of the output power is preferably set to less than 4 milliseconds by means of a mechanical or electrical time switch built into the ignition device.
In this way, the duration of the power output can be conveniently regulated by providing a shunt via which, after the desired time has elapsed, the output power is dissipated through a transistor connected to a capacitor, which transistor is designed so that it becomes conductive when the capacitor is switched on has been charged to a certain voltage via a resistor. The timer circuit is dimensioned in such a way that the charging of the capacitor begins at the same time as the output of the output power begins, whereby by setting the resistor connected in series with the capacitor, the period of time can be predetermined, during which the capacitor is up to the setting of the conductivity of the Transistor required voltage is charged.
In the ignition device according to the invention, the output current intensity is regulated to an essentially constant value, with the exception of the short initial period, while the current intensity increases from zero. If the resistance of the ignition circuit remains constant, then the voltage is proportional to the current intensity, so that the regulation of the current intensity effects regulation of the voltage.
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